錸(lái)(Ruthenium),是第六周期VII B族過渡金屬(shǔ),元素符號Re,它是地殼中最稀有的元素之一,平均含量估值為十(shí)億(yì)分之一,同時也是熔點和沸點最高的元素之(zhī)一。金屬錸堅硬、耐磨、耐腐蝕,在空氣中穩定(dìng),在高溫下與硫蒸氣合成二(èr)硫化錸,與氟、氯、溴形成鹵化物。錸不溶於鹽酸,但(dàn)溶於熱的濃硫酸(suān)。
圖1 錸金屬
1871年,俄國化(huà)學家德米特裏•門捷列夫在發(fā)布元素周期表時(shí)就曾預測,在自(zì)然界中存在(zài)一個尚未發現原子量為190的“類錳”元素。1914年,英國(guó)物理(lǐ)學家亨利•莫塞萊推算了有關該元素的一些數據。1925年,德國(guó)化學家沃(wò)爾特•諾達克(kè)(Walter Noddack)、伊達•諾達克(Ida Noddack)、奧(ào)托•伯格(Otto Berg)用X射線在(zài)鉑礦和铌鐵礦中探測到了這種元(yuán)素,並根據(jù)萊茵河的名字Rhein將該元素命名為Rhenium。
1.物理性(xìng)質
Re |
所屬周(zhōu)期 |
6 |
所屬族數 |
VIIB |
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密(mì)度 |
21.04g/cm³ |
熔點(diǎn) |
3186℃ |
沸點 |
5596℃ |
186.207 |
75 |
1.97 Â |
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2-8-18-32-13-2 |
外圍電子層排布 |
4f14 5d5 6s2 |
地(dì)殼中含量 |
0.0004ppm |
2.化學性質
六(liù)方晶胞 |
a =276.1pm b=276.1pm c=445.6pm α=90。 β=90。 γ=120。 |
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常(cháng)見化合價 |
+7,+6,+4,+3 |
第一電離能 760 kJ/mol 第二電離能 1260 kJ/mol 第三電離能 2510 kJ/mol 第四電離能 3640kJ/mol |
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Main:Re+7; Other:Re-1, Re0, Re+1, Re+2, Re+3, Re+5, Re+6, Re+4 |
3. 應用領域(yù)
錸主要(yào)應用於航空航天、電子工業和石油化工等領域,具體應用如下:
(1)航天、航空、重型船舶、火電、兵器等(děng)重工裝備領域,高溫高壓作業環(huán)境中的發動機、燃燒室(shì)、燃氣輪(lún)機(jī)用材。
(2)其它類(lèi)似高溫高壓(yā)工況用抗(kàng)蠕變、耐(nài)燒蝕、高耐磨、高強度類合金材料(liào)。
(3)航天電推進(jìn)係統特種電極、電子管,空間小型核反應堆驅動裝置極限用材。
(4)錸(lái)-鉑(bó)合金是催(cuī)化重整過程中的一(yī)種催化劑。
4. 錸資源(yuán)及二次(cì)循環利(lì)用
錸的資源含量稀少且分散,僅高(gāo)於鏷和鐳等元素。目前自然界沒有發現可供工業開采的錸礦石,但由於錸鉬2種元素具有(yǒu)相似的晶格常數,因而多以類質同(tóng)象進入輝鉬礦和銅鉬礦中。根(gēn)據美國地質調查局( U.S.Geological Survey,USGS) 統計,世界錸儲量約為2500 t,其中(zhōng)智利的錸資源最為豐富,儲量約為1300 t,占(zhàn)世界錸儲量的53%,其次是美國和俄羅斯。我(wǒ)國的錸資(zī)源儲量較少,探明的儲量為237t,但品味低,幾乎全部伴生於鉬礦中。錸的最大用途是用於製造航空發動機渦輪葉片,其次是應用(yòng)於(yú)石油化工行業的鉑(bó)-錸重整催化(huà)劑。
隨著航空航天、石油化工領域的飛速發展,預計2015~2030年全球錸需求量約2800t,平均(jun1)每年需求量約150t。目前中國(guó)錸消費量約占全球消費量的1/7,預計2030年,中國錸需求量約40t,占全球比例將接近1/5。以國內錸儲量237t計算(suàn),按照預測的消費趨勢,國內錸資源僅能保(bǎo)障到2025年前後,資源保障程度較低。含錸二次資源回收利用(yòng)是彌補一次資(zī)源嚴重不足的重要途徑。全世界有80%的錸來自開(kāi)采的錸礦物(wù),有(yǒu)20%的錸來自二次(cì)資源回收利用,而且回收再利用的錸占錸(lái)消耗量的比例(lì)也在逐年增加。
5. 相關主要產品
(1)高錸酸銨
高錸(lái)酸銨是化學物質,分子式是NH4ReO4,分子量268.24,CAS號13598-65-7。為白色片狀結晶,微(wēi)溶(róng)於冷水,溶於熱水。用於石油化工行業製(zhì)造鉑錸雙金屬重整催化劑(jì)、製造純錸金屬粉末或製品,含(hán)錸合金錸元素添加,以及用作其它含錸化合物或複合材料的(de)原材料。
(2)錸粉
錸粉在常溫的空(kōng)氣中穩定,在空氣中保存時會吸濕,錸與氟和氯在加(jiā)熱下(xià)反應。在冷的和熱(rè)的鹽酸和氫氟酸中(zhōng),錸不受腐蝕,在硝酸、熱濃硫酸和過氧化氫中能被溶解。用途:錸元素標樣,各類錸部件的基料(liào)以及各(gè)類高(gāo)溫合金的錸元素添(tiān)加劑。
(3)高純錸粒
高純錸金(jīn)屬經高溫高壓加工後具有一定形狀的小柱狀顆粒,外觀呈(chéng)銀色。作(zuò)為合金元素添加使用的錸粒,其化學成分的純(chún)度和致密狀(zhuàng)態是衡量其品質的(de)主要參考指標。用途:中致密度錸錠可用作超高溫合金中的錸元素添加劑,高致密(mì)錠(dìng)可用作製造棒材、絲材或高溫結(jié)構件(jiàn)。
圖2錸粉和錸粒實物照片